Virtuelle Operationsplanung Operationsplanung mit neuen computerasistierten Operationssystem

Aufbauend auf den wissenschaftlichen und klinischen Forschungen im Rahmen der interdisziplinären Arbeitgruppe „Bildgestützte chirurgische Navigation IGSN“ in Kooperation mit der Fa. BrainLAB konnte ein Navigationssystem zur Planung und Durchführung computerassistierter Operationen angeschafft werden. Dabei wurde das Universitätsklinikum Leipzig als eines der weltweit verteilten Referenzzentren der Fa. BrainLAB ausgewählt.

Aufbauend auf den wissenschaftlichen und klinischen Forschungen im Rahmen der interdisziplinären Arbeitgruppe „Bildgestützte chirurgische Navigation IGSN“ in Kooperation mit der Fa. BrainLAB konnte ein Navigationssystem zur Planung und Durchführung computerassistierter Operationen angeschafft werden. Dabei wurde das Universitätsklinikum Leipzig als eines der weltweit verteilten Referenzzentren der Fa. BrainLAB ausgewählt.

Mit diesem Gerät arbeiten die Kliniken für Unfall und Wiederherstellungschirurgie und Hals-, Nasen- Ohren-Heilkunde/Plastische Operationen der Universität Leipzig haben, die damit Operationen an den Nasennebenhöhlen, der vorderen und seitlichen Schädelbasis sowie im Bereich der Wirbelsäule durchführen können.

Die virtuelle Planung von Operationsschritten

Eine Operation in der Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirugie. Auf dem ersten Blick eine Operation wie jede andere. Auf dem OP-Tisch liegt eine Frau mit einem großen Schnitt entlang der Wirbelsäule. Darum herum vollkonzentrierte Chirurgen, Anästhesisten, Op-Schwestern – alle in grüner Operationstracht. Ihr Arbeitsfeld wird hell erleuchtet von einer leistungsfähigen Operationslampe. Die knappen Anweisungen des Chef-Chirurgen genügen dem eingespielten Team, damit alles ordnungsgemäß verläuft.

Und doch ist etwas anders. Immer wieder schauen die Chirurgen von der Patientin weg auf einem Bildschirm über dem Operationstisch. Man sieht ein Röntgenbild von der Wirbelsäule und eine große Schraube, die zwei Wirbel miteinander verbinden soll. Die Schraube wechselt immer wieder ihre Position, liegt mal senkrecht, mal schräger – die Chirurgen sind nicht ganz zufrieden. Erst mit einer kürzeren Schraube scheint das Ergebnis perfekt. „Die Lageänderungen der Schraube, die Sie hier sehen, werden rein virtuell vorgenommen“, erklärt Prof. Dr. Christoph Josten, Direktor der Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie. „Dies ist der große Vorteil des neuen Computernavigationssystems, über das wir jetzt verfügen. Wir können nicht nur am Bildschirm verfolgen, wo wir uns mit unseren Instrumenten gerade befinden, sondern wir können bestimmte Operationschritte virtuell simulieren.“

Das Verschrauben der Wirbel wird so zu einem rein technischen Handgriff, der zwar nach wie vor die geschickten Hände des Operateurs voraussetzt, aber das Risiko des Eingriffes und eventueller Komplikationen wesentlich reduziert. „Wir mußten bei komplizierten Operationen bisher ausschließlich auf das Geschick und die Erfahrung des Chirurgen und manchmal auch auf ein bißchen Glück bauen“, so Josten. „Bestimmte Krankheitsbilder konnten wegen des zu hohen Risikos einer Rückenmarksverletzung gar nicht operiert werden. Die Sicherheitsspanne ist wesentlich größer geworden. Für jeden Patienten, dem wir mit dieser neuen Technik nunmehr helfen können, bedeutet das Rückkehr zu ein bißchen mehr Normalität im Alltag.“

Zur Zeit arbeiten die Unfallchirurgen an einem sogenannten Traumamodul, welches erlaubt, auch ausgedehntere Gelenkverletzungen minimal invasiv zu versorgen. Das neue Gerät konnte aufbauend auf den wissenschaftlichen und klinischen Forschungen im Rahmen der interdisziplinären Arbeitgruppe „Bildgestützte chirurgische Navigation IGSN“ in Kooperation mit der Fa. BrainLAB angeschafft werden. Dabei wurde das Universitätsklinikum Leipzig als eines der weltweit verteilten Referenzzentren der Fa. BrainLAB ausgewählt.

Exakte Lokalisation des operativen Eingriffes

Das Gerät wird mit einigen Zusatzapparaturen auch für Operationen im sensiblen Kopfbereich eingesetzt. In der Hals-, Nasen- Ohrenheilkunde wird das Navigationssystem unter anderem routinemäßig bei Operationen im Bereich der Nasennebenhöhlen (die sogenannte Polyposis nasi et sinuum), bei Operationen der vorderen und seitlichen Schädelbasis (Akustikusneurinome, bösartige Tumoren) eingesetzt. In einer aktuell begonnenen Studie wollen die HNO-Experten unter Prof. Dr. Friedrich Bootz nachweisen, dass trotz größerer Radikalität bei der Entfernung von Tumoren im Bereich der Nasennebenhöhlen und der seitlichen Schädelbasis die Komplikationen (z. B. Erblindung, Verletzung der spinnenartigen Hirnhaut, von den Medizinern Duraverletzung genannt) geringer werden.

Die Leistungsfähigkeit des Navigationssystems führt Oberarzt Priv.-Doz. Dr. Jens Oeken, Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen und Ohrenheilkunde, vor. Anhand einer CT-Aufnahme erläutert er die Ausgangssituation. Bei einem 45jährigen Patienten sind sämtliche Nasennebenhöhlen durch großflächige Polypen zugesetzt. Der Patient litt unter chronischen Entzündungen der Nasenschleimhaut mit Atembehinderungen, Kopfschmerz und Riechstörungen. Mit einem routinemäßigen Eingriff können die Polypen endonasal, d.h. über die Nasenöffnungen, entfernt werden.

Der Chirurg verwendet dazu ein Endoskop, mit dem er das Operationsfeld ausleuchten und aufnehmen kann. Auf einem Bildschirm erscheinen stark vergrößert die Polypen als blasenförmige weiße Gebilde, die Dr. Oeken nun mit Spezialzangen entfernen kann. Mit dem Endoskop tastet er sich von Hohlraum zu Hohlraum. Zwischendurch kommt immer wieder das neue Navigationsgerät zum Einsatz. Dieses gibt ihm auf einem zweiten Bildschirm den Überblick. Ein grüner Pfeil zeigt ihm hier, in welcher Nasennebenhöhle er sich gerade befindet und wie weit er von der Schädelbasis, der Augenhöhle sowie wichtigen Nerven- und Blutbahnen entfernt ist. Das Navigationsgerät übt eine Kontrollfunktion aus, indem es dem Chirurgen gewissermaßen die dritte Dimension zurückgibt, die durch die endoskopische Darstellung verlorengeht.

Möglich wird das durch eine dreischenklige Konstruktion, Priv.-Doz. Dr. Oeken nennt sie „Dreigestirn“. Am Ende der Schenkel befindet sich jeweils eine reflektierende Kugel. Diese Kugeln werden durch zwei Mini-Kameras (quasi die „Augen des Navigationssystems“) erfasst und können damit die Lage des Patienten exakt bestimmen. Bestimmte Zeigegeräte (sog. „Pointer“) oder vorher speziell präparierte Instrumente können nun im OP-Gebiet verwendet werden. Ihre Lage ist über ein Fadenkreuz in drei Dimensionen (axiale, koronare und sagittale CT-Scans) auf dem Bildschirm des Navigationssystems sichtbar. Kenntnisse und Erfahrung des Chirurgen werden wirksam ergänzt durch unbestechliche Technik als zusätzliche Sicherheitsfaktoren. Komplikationen wie Erblindung oder Hirnverletzungen können so weitgehend ausgeschlossen werden. Für unseren Patienten bedeutet die erfolgreiche Operation wiedergewonnene Lebensqualität.

Interdisziplinäre Nutzung der neuen Technik

In einem Pilotprojekt sollen nun neben der Klinikums-Radiologie auch die niedergelassenen Radiologen in die zukünftige Navigationsplanung einbezogen werden. Ein entsprechender Workshop ist für das zweite Halbjahr 2002 geplant. Durch eine enge Kooperation mit der Klinik für Diagnostische Radiologie unter Prof. Dr. Thomas Kahn und der Klinik für Neurochirurgie unter Prof. Dr. Jürgen Meixensberger ist sowohl der reibungslos klinikinterne Ablauf (Bilderstellung, Übermittlung in das PACS) als auch die gemeinsame Planung und Durchführung schädelbasischirurgischer Eingriffe möglich.

Wissenschaftlich steht die Weiterentwicklung der in der interdisziplinären Arbeitsgruppe „Bildgestützte chirurgische Navigation“ definierten Projekte unter Beteiligung nahezu aller chirurgischen Fächer unter wesentlicher Mitwirkung der Radiologie an. Im Vordergrund steht hier die präoperative Planung (Segmentierung und Visualisierung) und deren Einbindung in das intraoperative Navigationsszenario.

Außerdem beschäftigt sich die IGSN weltweit führend mit der Kombination konventioneller Navigationsverfahren und intraoperativer Bildgebung sowie der Anbindung eines Operationsroboters an die prä- und intraoperative Navigation in Zusammenarbeit mit der Klinik für Herzchirurgie unter Prof. Dr. Friedrich Mohr und Priv.-Doz. Dr. Volkmar Falk.

Der Sprecher der interdisziplinären Arbeitsgruppe „Bildgestützte chirurgische Navigation“, Prof. Meixensberger, Direktor der Klinik und Poliklinik für neurochirurgie, weist besonders auf die interdisziplinäre Kooperation hin, die es auszubauen gelte. Er lädt Interessierte sehr herzlich zur Kontaktaufnahme ein. So kann auch die 1. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie (CURAC), welche vom 04. – 05. Oktober 2002 unter der Präsidentschaft von Prof. Dr. F. Bootz in Leipzig stattfindet, ein hervorragendes Podium für wissenschaftliche Fortschritte in diesem Gebiet sein.

weitere Informationen: Prof. Dr. Christoph Josten und Prof. Dr. Friedrich Bootz
Telefon: 0341 97 17 300 und 0341 97 21 700
E-Mail: josten@medizin.uni-leipzig.de und boof@medizin.uni-leipzig.de